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直流电动机调速系统课程设计

直流电机转速电流双闭环调速系统设计

设计报告

设计人：李良友

班级：电气优创0801

学号：

同组人：辛迪硕郝齐心

目录

TOC\o1-5\h\z\oCurrentDocument第一章设计任务 -1-

一、 设计内容： -1-

二、 设计要求： -1-

三、 设计参数： -1-

\oCurrentDocument第二章直流电动机转速电流双闭环调速系统设计 -2-

一、 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静态结构图 -2-

1、 双闭环调速系统的组成 -2-

2、 稳态结构框图 -3-

二、 转速、电流双闭环直流调速系统的动态模型 -5-

三、 按工程方法设计双闭环系统调节器 -6-

1、 电流调节器的设计计算 -6-

2、 转速调节器的设计计算 -8-

3调速系统的开环传递函数 -10-

四、 转速调节单闭环实验 -11-

1、 原理图各部分电路 -11-

2、 测试结果 -13-

五、 自我评定 -14-

\oCurrentDocument参考资料 -15-

附录一速度反馈电路原理图

附录二元件清单

第一章设计任务

-、 设计内容：

1、 根据给定参数设计转速电流双闭环直流调速系统。

2、 根据给定参数设计转速单闭环直流调速系统，使用模拟电路元件实现转速单闭环直流调速系统。

二、设计要求：

1、 根据设计要求完成单闭环、双闭环系统的稳态参数设计计算、判断系统的稳定性、绘制系统的稳态结构图

2、 按工程设计方法设计转速单闭环、转速电流双闭环直流调速系统的调节器，选择调节器结构、利用伯德图完成系统动态校正、计算系统的稳定余量Y及GM、计算调节器参数、绘制系统动态结构图

3、 设计采用模拟调节器及MOSFET功率器件实现的转速单闭环调速系统，绘制控制电路及主电路电路图

4、 测试单闭环调速系统的PWM驱动信号波形、PWM电压波形、电机电流波形、转速反馈波形和直流电动机转速及控制电路各单元的相关波形

提交完整的直流电动机转速单闭环、转速电流双环闭环调速系统设计、测试报告书

三、设计参数：

1、 直流电动机参数：Pn=20W、Un=24V、In=1.5A、nN=3000r/min、电枢电阻Ra=1.8Q

电枢电感L=9.76mH、GD2=16.68N-cm2、Tm=35msa

2、 测速发电机参数：Un=80V,nN=3000r/min,Pn=16W,IN=200mA，负载电阻R=400Q

3、 PWM主电路：驱动频率f^100kHz，R=2.7+1.8=4.5Q

4、 设计指标

转速电流双闭环直流调速系统：U*=10V，U=10V，I=1.51，。W5%，。W10%。

n im dm N i n

第二章直流电动机转速电流双闭环调速系统设计

一、转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静态结构图

1、双闭环调速系统的组成

双闭环调速系统是由单闭环自动调速系统发展而来的。单闭环调速系统使用了一个比例积分调节器组成速度调节器可以得到转速的无静差调节。从扩大调速范围的角度来看，单环系统已能基本上满足生产机械对调速的要求。但是任何调速系统总是需要启动与停车的,从电机能承受的过载电流有一定限制来看，要求启动电流的峰值不要超过允许数值。为达到这个目的，采用电流截止负反馈的系统，它能得到启动电流波形，见图2-1中实线所示。波

实际的调速系统，除要求对转速进行调整外，很多生产机械还提出了加快启动和制动过程的要求，例如可逆轧钢，龙门刨床都是经常处于正反转工作状态的，为了提高生产率，要求尽量缩短过渡过程的时间。从图2.1启动电流变化的波形可以看到，电流只在很短的时间内就达到了最大允许值Im,而其他时间的电流均小于此值，可见在启动过程中，电机的过载能力并没有充分利用。如果能使启动电流按虚线的形状变化，充分利用电动机的过载能力,使电机一直在较大的加速转矩下启动，启动时间就会大大缩短，只要七就够了。上述设想提出一个理想的启动过程曲线，其特点是在电机启动时，启动电流很快加大到允许过载能力值/如，并且保持不变，在这个条件下，转速n得到线性增长，当开到需要的大小时，

电机的电流急剧下降到克服负载所需的电流I值，对应这种要求可控硅整流器的电压在启fz

动一开始时应为IR，随着转速n的上升，U=IR+Cn也上升，达到稳定转速时，dmX dmXe

U=IfRx+Cn。这就要求在启动过程中把电动机的电流当作被调节量，使之维持在电机

允许的最大值I,并保持不变。这就要求一个电流调节器来完成这个任务。带有速度调节dm

器和电流调节器的双闭环调速系统便是在这种要求下